JP2012202953A

JP2012202953A - 歪測定装置

Info

Publication number: JP2012202953A
Application number: JP2011070580A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Nishida; 秀高西田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】筒状の第１の電極と、この第１の電極の内側へ進退可能とされた棒状の第２の電極とを備えた歪計において、第２の電極を強固に支持できるようにする。
【解決手段】歪計１０は、筒状に形成された第１の電極１２ａと、第１の電極１２ａの内側へ進退可能とされ、第１の電極１２ａとともにコンデンサを構成する棒状の第２の電極１２ｂと、第１の電極１２ａを支持する第１のケーシング１４ａと、第２の電極１２ｂを支持する第２のケーシング１４ｂと、を備え、第２のケーシング１４ｂの脚部１６ｂは、第２の電極１２ｂの軸方向に、ケーシング本体１５ｂの中間部から第１の電極１２ａと反対側の端部近傍まで延出している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、配管などの部材に生じる歪を測定するための歪測定装置に関する。

例えば、火力発電所のボイラやタービンの配管など熱影響を受け易い金属溶接部の余寿命を検査する方法の一つとして、歪測定法が知られている。この歪測定法は、測定対象物表面の歪から金属溶接部などの余寿命を検査するものであるが、これらの計測対象面が表面温度６００℃以上の高温になるため、高温下での測定が可能な歪計が必要である。

これまで、本願発明者らは、このような高温化において広い測定範囲で歪を測定できる装置として、図３に示すように、筒状に構成された第１の電極１１２ａと、第１の電極１１２ａの内側へ進退可能とされ、第１の電極１１２ａと共にコンデンサを構成する棒状の第２の電極１１２ｂと、第１の電極１１２ａを支持するセラミック製の第１の絶縁体１１５ａと、第２の電極１１２ｂを支持する第２の絶縁体１１５ｂと、第１及び第２の絶縁体１１５ａ，１１５ｂを測定対象物３に夫々取付ける脚部１１６ａ、１１６ｂと、これら脚部１１６ａ，１１６ｂを測定対象物３に溶接接続されて固定する取付部材１１７ａ、１１７ｂを備えた歪計１１０を提案している（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００７―３１５８５３号公報特開２００７―３１５８５４号公報

これまで、歪計１１０は、配管などの熱影響を受ける部分の歪を測定することを想定しており、歪の測定対象が短く、第２の電極１１２ｂの長さは短いものが用いられていた。しかし、歪計１１０により溶接部の歪など長尺な測定対象の歪を測定しようとすると、第２の電極１１２ｂも長尺にする必要がある。しかし、歪計１１０において、第２の電極１１２ｂは端部を、脚部１１６ｂを介して取付部材１１７ｂにより固定しているのみであるため、第２の電極１１２ｂを長くすると、取付部材１１７ｂに大きな曲げ荷重が作用する。このような曲げ荷重が長時間にわたって取付部材１１７ｂに作用すると、取付部材１１７ｂが変形して第２の電極１１２ｂの姿勢が変化してしまい、電極同士が接触して正確な歪の測定ができなくなる虞がある。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、筒状の第１の電極と、この第１の電極の内側へ進退可能とされた棒状の第２の電極とを備えた歪計において、第２の電極を強固に支持できるようにすることである。

本発明の歪測定装置は、筒状に形成された第１の電極と、前記第１の電極の内側へ進退可能とされ、前記第１の電極とともにコンデンサを構成する棒状の第２の電極と、前記第１の電極を支持する第１の絶縁体と、前記第１の絶縁体を支持する第１の脚部と、前記第１の脚部を測定対象物に取り付ける第１の取付部と、からなる第１のケーシングと、前記第２の電極を支持する第２の絶縁体と、前記第２の絶縁体を支持する第２の脚部と、前記第２の脚部を測定対象物に取り付ける第２の取付部と、からなる第２のケーシングと、を備え、前記第２のケーシングの前記第２の脚部は、前記第２の電極の軸方向に、前記第２の絶縁体の中間部から前記第１の電極と反対側の端部近傍まで延出していることを特徴とする。

上記の歪測定装置において、前記第２の絶縁体は、その前記第１の絶縁体側の端部が、前記第１の絶縁体の前記第２の絶縁体側の端部の近傍まで延出していてもよい。
また、前記第１及び第２の取付部は、前記測定対象物と同一の材料からなるものであってもよい。

第２の電極を支持する第２のケーシングの取付部に大きな曲げ荷重が作用するが、本発明によれば、第２の電極の一端部を支持するケーシングの取付部を、第１の絶縁体の第１の電極の反対側の端部から延出させることとしたため、作用する曲げ荷重に抵抗することができる。

本実施形態の歪測定装置の構成を示す図である。静電容量計の構成を示す図である。従来の歪測定装置の構成を示す図である。

以下、本発明の歪測定装置の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の歪測定装置は、例えば、火力発電所のボイラの溶接部分や各種蒸気管などのように、高温下に晒されて熱影響を受けやすい金属材料溶接部などの歪を測定するのに用いられる。なお、以下の説明では、測定対象として高クロム鋼製の配管の溶接部の歪を測定する場合を例として説明する。

図１は、本実施形態の歪測定装置１の構成を示す図である。同図に示すように、歪測定装置１は、歪計１０と、静電容量計２０と、歪検出回路２１と、表示装置２２と、を備えてなる。

歪計１０は、筒状の第１の電極１２ａと、この第１の電極１２ａの中空部内に挿入される棒状の第２の電極１２ｂとを備えている。第１の電極１２ａの内周面と第２の電極１２ｂの外周面との間には、所定の間隔が設けられており、両電極１２ａ、１２ｂはコンデンサを形成している。

これら電極１２ａ、１２ｂは、ケーシング１４ａ、１４ｂにより保持されている。ケーシング１４ａ、１４ｂは、夫々、第１及び第２の電極１２ａ、１２ｂを保持するケーシング本体１５ａ、１５ｂと、脚部１６ａ、１６ｂと、測定対象部材３に固定される取付部１７ａ、１７ｂとを備える。ケーシング本体１５ａ、１５ｂ及び脚部１６ａ、１６ｂはＳＵＳ製であり、取付部１７ａ、１７ｂは測定対象部材３と同じ材料（本実施形態では、高クロム鋼）からなる。ケーシング１４ａ、１４ｂは、取付部１７ａ、１７ｂが溶接接続されることで、測定対象部材３に取り付けられている。第２の電極１２ｂを保持するケーシング１４ｂの取付部１７ｂは、その第１の電極１２ａと反対側の端部がケーシング本体１５ｂの後端部よりも後方（図中右側）に向かって延出している。なお、取付部１７ａ、１７ｂとを溶接部を挟んで配置する必要があるため、両支持位置間の距離が長くなり、その分、第２の電極１２ｂも長くなっている。

第２の電極１２ｂを保持するケーシング本体１５ｂは、その第１の電極１２ａ側の端部が、第１の電極１２ａを保持するケーシング本体１５ａの端部からわずかに離間した位置まで到達している。これにより、第２の電極１２ｂのケーシング本体１５ｂからの突出量が小さくなっている。

ケーシング本体１５ｂは、棒状の第２の電極１２ｂの一端を保持することで、他端が第１の電極１２ａの内側にわずかな隙間をあけて挿入された状態を保たなければならない。これに対して、本実施形態では、第２の電極１２ｂのケーシング本体１５ｂからの突出量が小さくなっており、さらに、ケーシング本体１５ｂを測定対象部材３に固定する取付部１７ｂがケーシング本体１５ｂの後端部よりも後方に向かって延出していることで、ケーシング本体１５ｂから側方に突出する第２の電極１２ｂの自重によって、ケーシング本体１５ｂに作用する曲げ荷重による第２の電極１２ｂの姿勢変化を抑制できるため、第２の電極１２ｂを確実に保持することができる。

測定対象物３の溶接部に歪が生じると、電極１２ａ，１２ｂの進退移動によって第１の電極１２ａと第２の電極１２ｂの重なり長さが変化する。これに応じて、電極１２ａ，１２ｂの対向面積が変化するので、これら電極１２ａ，１２ｂの間の静電容量も変化する。

歪計１０の電極１２ａ、１２ｂには静電容量計２０が接続され、この静電容量計２０が両電極１２ａ、１２ｂ間の静電容量を測定する。図２は、静電容量計２０の構成を示す図である。同図に示すように、静電容量計２０は、内部に基準コンデンサ３１が内臓されたアンプ３０と、フィルタ回路３２と、アンプ３０及びフィルタ回路３２に電力を供給する電源３３を有する。従前の静電容量計２０は基準コンデンサは大型であるため、アンプと別体に設けており、周囲の温度の影響を受けて静電容量が変化するという問題があった。本実施形態では小型の基準コンデンサ３１をアンプ３０内に収容することにより、基準コンデンサ３１に対する周囲の熱影響が緩和され、より正確に歪計１０の静電容量を測定することができる。さらに、基準コンデンサ３１は高いインピーダンスにする必要があるため、外部のノイズの影響を受け易いが、アンプ３０内に収容することで、外部のノイズの影響を緩和することができる。

歪検出回路２１は、予め、歪計１０の歪値と電極１２ａ、１２ｂ間の静電容量との関係が記録されており、静電容量計２０が測定した歪計の静電容量に基づき歪値を求める。歪検出回路２１により求められた歪値は、表示装置２２により画面表示される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第２の電極１２ｂを保持するケーシング１４ｂの取付部１７ｂが第１の電極１２ａとは反対側へ延出しているため、脚部１６ｂに作用する曲げ荷重による第２の電極１２ｂの姿勢変化を抑制でき、測定精度を維持することができる。また、取付部１７ｂを第１の電極１２ａとは反対側へと延出しているため、取付部１７ｂが溶接部の位置と干渉することもない。

また、ケーシング本体１５ｂを、その第１の電極１２ａ側の端部が、第１の電極１２ａを支持するケーシング本体１５ａの端部とわずかに離間した位置まで到達するような長さとしたため、より確実に第２の電極１２ｂを保持することができる。

また、ケーシング本体１５ａ、１５ｂの取付部１７ａ、１７ｂを測定対象部材と同じ金属材料により構成することで、溶接により取り付けた取付部１７ａ、１７ｂに亀裂が発生するのを防止することができる。

また、静電容量計２０において、基準コンデンサ３１をアンプ３０に内臓することで、基準コンデンサ３１の静電容量が周囲の温度の影響により変化するのを防ぎ、また、周囲のノイズの影響を緩和することができる。

なお、本実施形態では、高クロム鋼製の配管の溶接部の歪を測定する場合について説明したが、これに限らず、高温に曝される金属製の部材の歪を測定する場合であれば、本発明を適用できる。

１歪測定装置３測定対象物
１０歪計１２ａ、１２ｂ電極
１４ａ、１４ｂケーシング１５ａ、１５ｂケーシング本体
１６ａ、１６ｂ脚部１７ａ、１７ｂ取付部
２０静電容量計２１歪検出回路
２２表示装置３０アンプ
３１基準コンデンサ３２フィルタ回路
３３電源

Claims

筒状に形成された第１の電極と、
前記第１の電極の内側へ進退可能とされた棒状の第２の電極と、
前記第１の電極を支持する第１の絶縁体と、前記第１の絶縁体を支持する第１の脚部と、前記第１の脚部を測定対象物に取り付ける第１の取付部と、からなる第１のケーシングと、
前記第２の電極を支持する第２の絶縁体と、前記第２の絶縁体を支持する第２の脚部と、前記第２の脚部を測定対象物に取り付ける第２の取付部と、からなる第２のケーシングと、を備え、
前記第２の取付部は、前記第２の電極の軸方向に、第１の絶縁体の前記第１の電極と反対側の端部よりも延出していることを特徴とする歪測定装置。
請求項１記載の歪測定装置であって、
前記第２の絶縁体は、その前記第１の絶縁体側の端部が、前記第１の絶縁体の前記第２の絶縁体側の端部の近傍まで延出していることを特徴とする歪測定装置。
請求項１又は２記載の歪測定装置であって、
前記第１及び第２の取付部は、前記測定対象物と同一の材料からなることを特徴とする歪測定装置。